COLAS-csoport, Magyarország Technológiai Szakmai Napok 2006. február 7-9. Eger
Földmőépítés – 2006 dr. Szepesházi Róbert Széchenyi István Egyetem, Gyır
Földmőépítés – 2006 • Szabványosítás • Töltésalapozás gyenge altalajon • Töltéstalp kialakítása • Tömörségellenırzés • Felsı földmőzóna minısége • Geomőanyagok alkalmazása
Európai szabványok honosítása I.
Eurocode-7 Geotechnikai tervezés 1. Általános szabályok 2. Tervezés terepi és laboratóriumi vizsgálatok alapján
II. Speciális mélyépítési munkák 1. Fúrt cölöpök; Talajkiszorításos cölöpök; Résfalazás; Szádfalazás; Talajhorgonyok; Talajszilárdítás; Jet-habarcsosítás; 2. Mikrocölöpözés; Talajszegezés; Mélykeverés; Mélyvibrálás; Függıleges drénezés; Talajerısítés;
III. Geotechnikai vizsgálatok 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Talajok és kızetek osztályozása Laboratóriumi vizsgálatok Mintavétel Terepi vizsgálatok Geohidraulikai vizsgálatok Próbaterhelések
IV. Geomőanyagok 1. 2. 3. 4. 5.
Fizikai tulajdonságok és vizsgálatuk Mechanikai jellemzık és vizsgálatuk Beépítési vizsgálatok Hidraulikai jellemzık és vizsgálatok Különbözı alkalmazásokhoz elıírt jellemzık
Az Eurocode-7 tartalma 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.
Általános elvek A geotechnikai tervezés alapjai Geotechnikai adatok Az építés mőszaki felügyelete, megfigyelés, fenntartás Földmővek, víztelenítés, talajjavítás és talajerısítés Síkalapok Cölöpalapok Horgonyzások Támszerkezetek Hidraulikus talajtörés Általános állékonyság Töltések
2. A tervezés alapjai 3. Geotechnikai adatok 4. Mőszaki felügyelet, megfigyelés, fenntartás Rend, felelısség, kooperáció, átláthatóság, dokumentálás Magas követelmények, mély szaktudás „rejtett” igénye Talajvizsgálati jelentés + Geotechnikai terv Talajmechanikai szakvélemény és „csak” Útépítési és/vagy Hídépítési terv helyett Részletesen kidolgozott tervek kiindulási adatok, statika, technológia, minıségbiztosítás mőszaki felügyelet, megfigyelés, fenntartás
MAÚT Geotechnikai Bizottság • ÚT 2.-1.222. Utak geotechnikai tervezésének általános szabályai felülvizsgálat, kiegészítés igazítás az európai szabványokhoz autópályaépítési tapasztalatok és K+F hasznosítása általános érvényesség elérése • Workshop 2006 április
Az útépítés geotechnikai kérdései
geotechnikai elıkészítés geotechnikai kockázatkezelés korszerő technológiák alkalmazási tapasztalatai aktuális szakmai problémák
Állékonyságvesztés
Töltésalapozás
Túlzott alakváltozások
Rotációs mozgás
Süllyedés Töltés
Puha altalaj
töltésmagasság m
Nagymértékő, egyenlıtlen és idıben elhúzódó süllyedés az altalaj összenyomódása miatt
-20 20 10 -10 0 2004.05.01. 10
2004.09.01.
20
süllyedés cm
30 40 50
töltéstengely jobb töltésváll
60 70
töltésmagasság
2005.02.01.
2005.06.01.
idı
Töltésépítés kedvezıtlen altalajon • A feladat megkerülése helyszínrajzi elkerülés talajcsere kiemelés hídra
Á+S Á+S Á+S
egyre kevésbé lehetséges ~1,0 m szerves feltalaj vastagságig gazdaságos építése és fenntartása is drága
• Építésszervezési megoldások lépcsıs építés többlettöltés
Á S
ez a legolcsóbb, ha van elég építési idı kell, ha a felsı 1 m ~10 cm süllyedést okoz
• Szerkezeti megoldások laposabb rézső (padka) Á súlycsökkentés Á+S geomőanyagok Á
1:2 hajlás indokolt, további laposítás már alig hat közeli pernye, kohósalak vagy esetleg geohab szőkebb körben hatékony, mint vélik
• Elızetes talajjavítások függıleges drénezés vákuum-konszolidáció kavicscölöpözés dinamikus kezelés betoncölöpözés jet-habarcsosítás
Á+S Á+S Á+S Á+S Á+S Á+S
6-20 m agyagban, ~25 cm süllyedésig, elég olcsó kis területen drénezés mellett gazdaságos lehet 4-10 m puha talaj esetén, de viszonylag drága 2-4 m nagyon puha talajban, viszonylag olcsó csak hídfıkhöz, ha van jó altalaj, nagyon drága mély, vékony, nagyon puha réteg, nagyon drága
töltésmagasság m
Lépcsıs építés és többlettöltés M7 autópálya Balatonszárszó – Ordacsehi szakasz altalaj: 4,0 m vastag tızeg -40 10 -30 7,5
2. lépcsı
többlettöltés
vissza- védı- burszedés réteg kolat
5,0 -20 2,5 -10 00 03.03.01. 10 20
süllyedés cm
1. lépcsı
30 40 50 60 70
03.09.01.
04.03.01.
04.09.01.
idı
05.03.01.
Többrétegő geotextíliás és georácsos töltésalapozás
Geocellás töltésalapozás
F ü g g ı l e g e s d r é n e z é s
Vákuum-konszolidáció
Függıleges drénezés és vákuum-konszolidáció
Kavicscölöpözés
Dinamikus talajkezeléssel elıállított kıtömzsök
Betoncölöpözés
Jet-habarcsosítás
Töltéstalp kialakítása • Cél járhatóság biztosítása elsı töltésréteg elkészítése • Lépések terep és feltalaj minısítése a tervben szerkezet és építési technológiák megválasztása • Döntéshozatal vállalkozó kompetenciája és kockázata
Terep és feltalaj minısítése az ÚT 2.-1.222. szerint
jel
A-1
minısítés
járhatóság
kedvezı
gumikerekes nagy földmunkagépekkel mindig
teherbírás E2 MPa
E2 > 15
gumikerekes nagy munkagépekkel száraz idıben, 7,5 < E2 ≤ 15 terepjáróval, lánctalpas munkagépekkel mindig
A-2
bizonytalan
A-3
kedvezıtlen
csak kisebb munkagépekkel és terepjárókkal
A-4
gyenge
csak gyalogosan és speciális terepjárókkal
felsı 50 cm talaja
talajvíz belvíz
durva szemcséjő, finom szemcséjő Ic > 0,9
finom szemcséjő 0,75 < Ic ≤ 0,9
2,5 < E2 ≤ 7,5
finom szemcséjő 0,5 < Ic ≤ 0,75
magas talajvíz
E2 ≤ 2,5
finom szemcséjő Ic ≤ 0,5
tartós belvíz
Alapmegoldások kedvezı minısítés Töltéstalp kialakítása szokásos tömörítés bizonytalan minısítés próbajáratok és -építés alapján esetleg talajerısítés v. talajcsere kedvezıtlen minısítés georácsos (esetleg szıtt geotextíliás) talajerısítés gyenge minısítés speciális intézkedések töltésalapozási megoldásokkal együtt Lebonyolítás, döntéshozatal tenderterv csak minısítés, ha csak a járhatóság kérdéses ajánlat beárazott megoldások megadott aránnyal kivitelezés végsı döntés szemrevételezés és próba alapján geomőanyag választás a vállalkozó kompetenciája célszerő minıség Trρ≥85% és E2≥20 MPa terepen/erısítésen minısítés az elsı töltésréteg tömörsége Speciális körülmények magas talajvíz kapilláris réteg 0,5 m belvíz, élıvízkıanyag a vízszintig
Tömörségellenırzés módszerei 1. Eurocode-7, német útügyi elıírások, osztrák gyakorlat – – – –
szemrevételezés tömörítıeszköz süllyedés- (gyorsulás) mérése egyeztetett technológia ellenırzése közvetlen mérés statisztikai értékeléssel kiszúróhengeres, térfogathelyettesítéses mintavétel – közvetett mérések statisztikai értékeléssel terhelılapos vizsgálat (statikus, dinamikus), szondázás, szeizmikus mérés
2. Magyarországi elıírások és gyakorlat – nagyszámú mérés és egyedi értékelés – izotópos mérés még domináns – dinamikus tömörségmérés terjedıben
Tömörségellenırzés hengerre szerelt gyorsulásmérıvel
Tömörségellenırzés hazai problémái 1. Izotópos mérés – egészségre káros, szállítási nehézségek, – víztartalommérés bizonytalan, w > 15 % már nem alkalmas – gyenge reprodukálhatósága miatt irreálisan nagy szórást mutat
2. Dinamikus tömörségmérés – az alapötlet ígéretes, de megalapozatlan feldolgozást alkalmaz – jó a reprodukálhatósága, viszont kalibrációs igazolás nem volt – Trρ=Trd állítás hamis és Trρ>100 % értéket nem tud kimutatni – a Proctor-görbe alakjának bevitele az értékelésbe fokozza a zavart – kedvezıbb képet mutat a valóságosnál
3. Tömörségértékelés – túlzott jelentıséget tulajdonít egy-egy adatnak, csalásra inspirál – statisztikai értékelés kell
TM − x ≥ 0,88 sx
töltés
Földmő szint
Földmő anyaga (ÚT 2-1.222 6.2.2.1.)
[cm]
Tükörszint
±0
0
A konzerváló stabilizáció alsó síkja
-15
15
kiváló, fagyálló földmőanyag
Fagyvédı réteg alsó síkja
-50
35
kiváló, fagyálló földmőanyag
Földmő felsı rétegének alsó síkja
-100
50
jó minıségő földmőanyag
Trρ [%]
Teherbírás E2 [MPa] Stabilizáció CTh
CTt
≥ 80
≥ 80 ≥ 60
97
≥ 40
≥ 40
≥ 30
≥ 30
Minıségi Követelmények Földmő szint
megnevezése
Rétegvastagság magassága [cm] [cm]
Földmő anyaga (ÚT 2-1.222 6.2.2.1.)
Tükörszint
±0
0
Konzerváló stabilizáció alsó síkja
-15
15
kiváló, fagyálló földmőanyag
Fagyvédı réteg alsó síkja, amig a bevágást kiemelik
-50
35
kiváló, fagyálló földmőanyag
50
mélytömörítéssel, talajjavítással kombinált mechanikai stabilizációval, meszes v. cementes stabilizációval, jó minıségő földmőanyaggá tett termett talaj vagy talajcsere
Földmő felsı rétegének alsó síkja
bevágás
Minıségi Követelmények
magassága [cm]
megnevezése
Felsı földmőzóna kialakítása a nagymodulusú aszfaltpályaszerkezetek Mőszaki Szállítási Feltételei szerint
Rétegvastagság
-100
Trρ [%]
Teherbírás E2 [MPa] Stabilizáció CTh
CTt
≥ 80
≥ 80 ≥ 60
≥ 40
97
≥ 40
MF 3.1/2004 kritikája • Megalapozatlan geotechnikai követelmények számítás, kísérlet nem volt a tervezési teherbírás ismeretelen a német elıírásokat meghaladó követelmények • Értelmezési nehézségek zavarosak a fogalmak, a szintek, a módszerek • Túlszabályozott szerkezet 1,0 m-re 4 réteg vastagságát és minıségét definiálja • Rendkívül gazdaságtalan bevágásban 1,0 m-t emeltetne ki 50 cm-ig kötelezı a kiváló, fagyálló anyag 1,0 m-ig 97 % tömörséget ír elı • Kivitelezési nehézségek 85 % tömörségő töltésen 97 % tömörség elérhetetlen • Minısítési zavarok nem vesz tudomást a talajparaméterek szórásáról a bizonytalan izotópos méréssel nehéz lesz igazolni a megfelelıséget
Geomőanyagok alkalmazása
Alkalmazási kör
-
Konstrukció
Funkció
-
Méretezés
Termék
-
Tulajdonságok
Alkalmazási körök 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Felszín teherbírásnövelése (járhatóság) Töltésalapozás Töltéstest építése Rézső erısítése Rézsők erózióvédelme Támfalak építése Földmővek csatlakoztatása szerkezetekhez Víztelenítı szerkezetek Vízszigetelı rendszerek
Különbözı geomőanyag termékek különbözı alkalmazási körei földmővekben különbözı funkciókkal
szıtt geotextília, georács+nemszıtt geotextília elválasztásra és erısítésre vasbeton, gabion burkolásra
georács, szıtt geotextília erısítésre szalagdrén konszolidáció gyorsításra
geopokróc, geotextília, geoháló erózióvédelemre
georács, geoszalag erısítésre
geotextília szőrésre
Funkciók 1. Erısítés 2. Védelem 3. Elválasztás 4. Erózióvédelem 5. Szőrés 6. Drénezés 7. Szigetelés
Termékek • • • • • • • • • • • • •
geotextíliák (szıtt, nem szıtt) georácsok (extrudált, szıtt, hegesztett) geoszalagok geocellák (szerelt, épített) geoszınyeg (hálóból, rácsból, szálból) geopokróc (polimer és természetes anyag is) geofüggöny geoháló geodrén (szalag, lemez) geocsı geomembrán geoszintetikus agyagszigetelı geokompozit (hidraulikai, mechanikai)
TERMÉK
TERMÉK
T E R M É K
A geomőanyagok egyes tulajdonságainak súlya a funkció teljesítése szempontjából a geomőanyag funkciója
a geomőanyag tulajdonsága
szigetelés
polimerfajta szerkezet UV-stabilizálás
* ** *
**
vastagság területi sőrőség
* *
** *
drénezés
szőrés
**
erısítés
**
** ** **
*
* *
* * *
* *
* **
* **
** **
*
* * * *
* * ** * *
* * * * *
** ** ** ** **
*
*
*
*
*
*
**
húzási merevség szakítószilárdság szakadó nyúlás kúszási hajlam toldási ellenállás összenyomhatóság
erózióelválasztás védelem védelem
*
felületi súrlódás statikus átszakítási ellenállás dinamikus átszakítási ellenállás sérülésekkel szembeni ellenállás
** ** **
* * *
* * **
* * *
* * **
** ** **
* * **
általános tartósság idıjárásállóság
** *
** *
** *
* **
** *
** *
** *
síkra merıleges vízvezetıképesség síkbeli vízáteresztıképesség jellemzı szőrınyílás eltömıdéssel szembeni ellenállás
**
*
** *
** * ** *
* *
*
** nagyon fontos
1.
* fontos
** **
** **
T u l a j d o n s á g o k
MSZ EN 13249 : 2001 Geotextíliák és rokon termékeik.
1. táblázat:
Az utak és más közlekedési területek (a vasutak és az aszfaltbeépítések kivételével) szerkezetében való alkalmazás elıírt jellemzıi Jellemzı
b
(1) Szakítószilárdság (2) Nyúlás a legnagyobb erınél (3) Varratok és kötések szakítószilárdsága ab (4) Statikus átszakítás (CBR-vizsgálat) a (5) Dinamikus átszakítási ellenállás (kúpos ejtıvizsgálat) (6) Súrlódási jellemzık (7) Húzókúszás (8) Telepítéskor bekövetkezı károsodás (9) Jellemzı szőrınyílás (10) Síkra merıleges vízáteresztı képesség (11) Tartósság (11.1) Idıjárással szembeni ellenállás (11.2) Kémiai öregítéssel szembeni ellenállás
Funkciók, a funkciókhoz tartozó jellemzık és az alkalmazott vizsgálati módszerek
Vizsgálati módszer
EN ISO 10319 EN ISO 10319 EN ISO 10321 EN ISO 12236 EN 918 prEN ISO 12957-1:1997 és prEN ISO 12957-2:1997 EN ISO 13431 ENV ISO 10722-1 EN ISO 12956 EN ISO 11058 B melléklet szerint EN 12224 ENV ISO 12960 vagy ENV ISO 13438, ENV 12447 EN 12225
Funkciók Szőrés
Elválasztás
Megerısítés
H A S S H S
H A S H A S
H H S H H A
– A H H H A S
– A A A H A S
S A – A H A S
(11.3) Mikrobiológiai lebomlással szembeni ellenállás S S S Fontosság: H: harmonizációs követelmény A: az összes felhasználási feltétel esetén lényeges S: a sajátos felhasználási feltételek esetén lényeges „–”: mutatja, hogy a jellemzı nem lényeges az adott funkció esetén a Figyelembe kell venni, hogy ez a vizsgálat nem alkalmazható néhány terméktípushoz, például a georácsokhoz. b Ha a mechanikai tulajdonságok (szakítószilárdság és statikus átszakítás) „H”-val vannak jelölve ebben a táblázatban, akkor a gyártónak mindkettı adatait szolgáltatnia kell. A mőszaki követelményben elegendı csak az egyiknek vagy a szakítószilárdságnak, vagy a statikus átszakításnak az alkalmazása.
Nem szıtt geotextíliák kiválasztása az építés közbeni átszúródás elkerülésére a Geotextília Robusztussági Kategória (GRK) alapján tömörítés Talajfajta a geotextília egyik oldalán
AB1
AB2
nagyon csekély hatású
AB3
AB4
építési forgalom 5…15 cm kis nyommélységő gyúróhatásával gyúróhatással
15 cm feletti nyommélységő gyúróhatással
AS1
nem kritikus szemcsés anyag
GRK1
GRK1
GRK2
GRK3
AS2
durva- és vegyes szemcséjő anyag
GRK2
GRK2
GRK3
GRK4
GRK3
GRK3
GRK4
GRK5
GRK4
GRK4
GRK5
(1)
GRK5
GRK5
(1)
(1)
AS3 AS4 AS5
görgeteges, de 40 % alatt vagy éles szélő, tört AS2 40 %-nál több görgeteg vagy éles szélő AS3 nagy 40 % feletti görgeteg és éles szélő, tört anyag
(1) Építéshelyi kísérletek szükségesek vagy növelni kell a szemcsés réteg vastagságát.
Geotextília Erısségi Osztály GRK
Statikus átszakítóerı (x*-s)
Területi sőrőség (x*)
1
≥ 0,5 kN
≥ 80 g/m
2
≥ 1,0 kN
≥ 100 g/m
2
3
≥ 1,5 kN
≥ 150 g/m
2
4
≥ 2,5 kN
≥ 250 g/m
2
5
≥ 3,5 kN
≥ 300 g/m
2
2
Köszönöm a figyelmet !
